Исследование УУКМ для узлов трения лесных машин Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 539.3 Прохоров В.Ю.

ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса», Москва, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ УУКМ ДЛЯ УЗЛОВ ТРЕНИЯ ЛЕСНЫХ МАШИН

Проблема повышения надежности узлов трения машин актуальна, сложна и неоднозначна, требует всестороннего научно-практического исследования. В настоящее время существует несколько принципиальных подходов к решению задачи повышения надежности подшипников скольжения. Основным направлением в борьбе с износом в машиностроении является увеличение твердости трущихся сопрягаемых поверхностей деталей путем термической и химико-термической обработки: цементации, азотирования,

хромирования, цианирования, поверхностной закалки. Перспективным направлением увеличения ресурса узлов трения является использование нанотехнологий и наноматериалов [1].

Целью данной статьи является представить результаты трибологических исследованияй УУКМ с разными структурами армирования; определение удельной поверхности образцов и распределения пор по размерам; исследование изменения коэффициента трения при различных нагрузках [3]. Исследования проводились в Наноцентре (Центр по нанотехнологиям и наноматериалам коллективного пользования Россельхозакадемии) ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии (Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка Россельхозакадемии).

Объектом исследований были образцы, представляющие собой пористый УУКМ с различной структурой армирования. Образец № 1 был изготовлен из углеродной ткани Урал ТМ-4/22 способом намотки с последующей многократной пропиткой каменноугольным пеком волокнистого каркаса с последующей карбонизацией. Плотность материала - 1,65 кг/м3. Образец № 2 изготовлен из стержней углеродной нити УКН-5000 с последующим осаждением углерода из газовой фазы между волокнами каркаса. Плотность материала - 1,7 кг/м3 [2] .

Определение удельной поверхности образцов и распределения пор по размерам проводилось на анализаторе удельной поверхности «AUTOSORB-1». Назначение анализатора - определение удельной поверхности материалов с величиной удельной поверхности более 0,1 м2/г, а также анализ распределения пор по размерам от 4,6 до 500 нм. Принцип действия анализатора основан на явлении адсорбции молекул адсорбата (азота) активной поверхностью контрольного образца из газовой фазой над ним, в результате которой наблюдается изменение давления в ячейке с образцом. При дальнейшем добавлении газа и восстановлении давления поверхность продолжает покрываться молекулами адсорбата и при полном заполнении пор его молекулами наступает состояние равновесия. На основании данных по изменению давления в измерительной ячейке можно рассчитать площадь активной поверхности образца методов B.E.T. (Brunauer, Emmet, Teller) и средний радиус пор по методу D.J.H. (Darret, Joyner. Halenda). Результаты исследований представлены в табл. 1.

Исследование изменения коэффициента трения при различных нагрузках проводили на трибометре TRB-S-DE (CSM, Швейцария). Исследуемый образец крепится в специальной чаше, которая приводится во вращение. К образцу прикладывается нагрузка с помощью индентора, который остается неподвижным.

Всего было проведено 5 испытаний образца № 1 с нагрузками 1Н, 2Н, 3Н, 4Н, 5Н. Исследования проводились при постоянной скорости движения (10 см/с), длина пути составляла 50 м. В табл.2 представлены параметры трения образца № 1.

Таблица 1

Параметры поверхности образцов 1 и 2.______________________________________________

Образец Площадь удельной поверхности, м2/г Объем пор, см3/г Размер пор, А

1 4,389 7,097 • 10-4 9,237

2 2,890 3,842 • 10-4 9,237

Таблица 2

Параметры трения образца № 1

Нагру зка, Н f нач. f min. f max. f ср. Глубина износа Pd нач, мкм Глубина износа Pd кон, мкм Д Pd, мкм

1 0,291 0,256 0,291 0,263 -673,4670 -686,5558 13,0888

2 0,305 0,301 0,310 0,305 -685,1312 -691,7877 6,6565

3 0,258 0,249 0,265 0,256 -693,7864 -694,9644 1,178

4 0,239 0,235 0,240 0,237 -697,2358 -699,7878 2,552

5 0,0114 0,001 0,011 0,002 -1250,9414 -1251,2979 0,3565

Согласно результатам исследования, с ростом нагрузки, коэффициент трения снижается.

В настоящее время проводятся исследования по насыщению этих материалов медью для снижения коэффициента трения и создания эффекта «безызностности».

ЛИТЕРАТУРА

1. Прохоров, В.Ю. Повышение износостойкости шарнирных сопряжений манипуляторов лесозаготовительных машин / труды международного симпозиума «Надежность и качество». - 2011, том 2. - с. 198199 .

2. Прохоров, В.Ю. Пути реализации эффекта безызносности шарнирных сопряжений / труды международного симпозиума «Надежность и качество». - 2013, том 1. - с. 43- 46.

3. Прохоров, В.Ю. Исследование физико-химических и трибологических характеристик углерод-

углеродных композиционных материалов // Техника и оборудование для села. 2014. № 4 (202) . С. 20-

23 .